于盛旺（右二）在實驗室

山西煤層氣資源豐富，碳年儲量和產(chǎn)量均占全國90%以上。這么多的煤層氣為什么不能用來有效降低生產(chǎn)成本？

于是，于盛旺開始嘗試用煤層氣來合成金剛石，這也是金剛石制備領(lǐng)域的一次全新嘗試。

“企業(yè)的誘惑力確實比較大，但如果去了企業(yè)，做的可能只是一些技術(shù)改造工作，而在學(xué)校，我可以做一些原創(chuàng)性的研究。況且，我曾經(jīng)在太原讀過書，太原理工大學(xué)擁有和諧包容的氛圍，在這里我能做自己喜愛的科研工作?！庇谑⑼f。

一間鍋爐房改造的實驗室、8萬元項目啟動資金、歷時6年艱苦攻關(guān)、首創(chuàng)煤層氣人工合成金剛石……

近日，山西新碳超硬材料科技有限公司宣布成立，這標志著太原理工大學(xué)“煤層氣生產(chǎn)金剛石”項目正式進入運行階段。

該項目負責(zé)人、太原理工大學(xué)教授于盛旺告訴《中國科學(xué)報》：“我們現(xiàn)在做一克拉金剛石最低端產(chǎn)品需要10立方米的煤層氣，約30元左右；一克拉金剛石按最低價可賣近200元，等于漲了6倍。”

更重要的是，“煤層氣生產(chǎn)金剛石”項目為山西煤層氣資源找到了一個“論克拉賣的價值鏈”。

一次全新嘗試

金剛石是自然界最堅硬的物質(zhì)，有著眾多優(yōu)異性能，被譽為“21世紀戰(zhàn)略性材料”。

由于國內(nèi)人工合成技術(shù)落后，國外實施高端產(chǎn)品封鎖，我國把自主研發(fā)合成金剛石作為打破國外壟斷的戰(zhàn)略攻關(guān)項目。

2012年，于盛旺從北京科技大學(xué)獲得博士學(xué)位。

當(dāng)時，好幾家單位向他拋出了橄欖枝，其中一家企業(yè)甚至開出了400萬元科研經(jīng)費、30萬元安家費、24萬元年薪的條件，但他對此無動于衷，并最終選擇了太原理工大學(xué)。

談及當(dāng)初的選擇，于盛旺表示：“企業(yè)的誘惑力確實比較大，但如果去了企業(yè)，做的可能只是一些技術(shù)改造工作，而在學(xué)校，我可以做一些原創(chuàng)性的研究。況且，我曾經(jīng)在太原讀過書，太原理工大學(xué)擁有和諧包容的氛圍，在這里我能做自己喜愛的科研工作?！?/p>

當(dāng)年，太原理工大學(xué)只能給于盛旺提供8萬元的啟動經(jīng)費，這些錢購置一些設(shè)備后所剩無幾。

入職后，于盛旺與10余位志同道合的老師一同創(chuàng)建了超硬材料實驗室，將學(xué)校曾經(jīng)的一間鍋爐房改造成項目組的實驗室。

“也許在別人看來覺得比較艱苦，但我覺得鍋爐房挺好，可以裝一些大設(shè)備，做工藝性的實驗?！庇谑⑼@樣告訴記者。

當(dāng)時做實驗用的原料氣體價格昂貴，為了省錢，于盛旺騎著自行車跑遍整個太原找原料。

“有一次調(diào)研，我看到山溝里全是礦井，礦井地下的瓦斯氣體主要成分就是我們做金剛石的一個原料氣?！边@一偶然發(fā)現(xiàn)觸動了于盛旺。

山西煤層氣資源豐富，碳年儲量和產(chǎn)量均占全國90%以上。這么多的煤層氣為什么不能用來有效降低生產(chǎn)成本？

于是，于盛旺開始嘗試用煤層氣來合成金剛石，這也是金剛石制備領(lǐng)域的一次全新嘗試。

一條轉(zhuǎn)型路子

“于盛旺團隊的實驗室在晚上八九點依然燈火輝煌，周末他們也經(jīng)常加班。為了節(jié)約開支，這個團隊還自己模擬計算，定制零部件，回來動手組裝，這樣既做出了設(shè)備也打磨了工藝?！碧砉ご髮W(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院黨委書記唐賓回憶道。

功夫不負有心人。

2014年，于盛旺團隊設(shè)計制造出一套能夠長時間連續(xù)生產(chǎn)的第一代高功率微波等離子體化學(xué)氣相沉積金剛石生產(chǎn)裝置，使煤層氣成為金剛石生產(chǎn)的電力燃料氣和反應(yīng)原料氣，反應(yīng)后的低碳尾氣再次成為電力燃料助燃氣，實現(xiàn)了煤層氣的閉環(huán)應(yīng)用。

據(jù)介紹，與國際上同類裝置相比較，該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、容納功率高等諸多優(yōu)點，裝置制造成本低，僅為同類進口裝置的幾分之一，而生產(chǎn)同類別金剛石的效率卻提高了2～4倍。

為感謝學(xué)校的知遇之恩，于盛旺團隊將該裝置以太原理工大學(xué)的英文縮寫TYUT命名，該裝置及相關(guān)技術(shù)獲得了國家發(fā)明專利授權(quán)。

2015年底，于盛旺團隊在國內(nèi)率先制備出電子級金剛石膜產(chǎn)品并實現(xiàn)其在特殊領(lǐng)域的自主應(yīng)用，徹底打破了國際技術(shù)壟斷和產(chǎn)品禁運，使太原理工大學(xué)成為國內(nèi)唯一、國際第二家能夠生產(chǎn)該類產(chǎn)品的單位。

太原理工大學(xué)黨委書記吳玉程2017年上任后做的第一件大事就是，組建金剛石合成與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用團隊，以建設(shè)碳材料工程研究中心平臺為載體，推動金剛石等一批科研項目加速成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化。

太原理工大學(xué)校長、中國工程院院士黃慶學(xué)也在學(xué)校早期特批600萬元專項經(jīng)費的基礎(chǔ)上，多方聯(lián)系促成于盛旺團隊項目的轉(zhuǎn)化應(yīng)用。

2018年，山西省省長樓陽生在太原理工大學(xué)調(diào)研時，對金剛石項目大加贊賞，當(dāng)即決定從省長特別經(jīng)費中拿出600萬元，支持團隊進一步完善研發(fā)條件，并要求盡快實現(xiàn)技術(shù)本地轉(zhuǎn)化，為山西煤炭能源工業(yè)可持續(xù)發(fā)展探索出一條升級轉(zhuǎn)型的路子。

一項創(chuàng)新成果

2018年，在各方推動下，太原理工大學(xué)與陽煤集團正式簽署“煤層氣生產(chǎn)金剛石”項目合作協(xié)議。此后，雙方又為此做了大量工作、付出了不懈努力。

“今年五一小長假、端午假期以及目前的暑假，雙方相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和科研人員都沒有休息，在忙著項目落地轉(zhuǎn)化的事情，針對金剛石項目進一步研發(fā)共建的超硬材料聯(lián)合實驗室即將掛牌。”太原理工大學(xué)具體負責(zé)該項工作的副校長樹學(xué)峰告訴記者。

本文開頭提到的山西新碳超硬材料科技有限公司，就是由太原理工大學(xué)和陽煤集團基于雙方的項目合作協(xié)議而聯(lián)合成立的科技創(chuàng)新企業(yè)，旨在加速“煤層氣生產(chǎn)金剛石”項目的產(chǎn)業(yè)化和推廣應(yīng)用，也標志著這一重大創(chuàng)新成果最終將在本土實現(xiàn)轉(zhuǎn)化。

樹學(xué)峰介紹，以新碳科技公司成立運行為新起點，校企雙方將進一步充分發(fā)揮校企聯(lián)合優(yōu)勢，共同對技術(shù)、資金嚴格把關(guān)，共創(chuàng)互補、互惠、共贏的新局面，促進太原理工大學(xué)更多科技成果實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，加速山西煤炭的綠色清潔高效利用。 

記者在采訪中獲知，太原理工大學(xué)已破格聘任于盛旺為教授。此舉既是對于盛旺等研發(fā)型人才的充分肯定，也激發(fā)了科技人才和學(xué)科團隊服務(wù)地方轉(zhuǎn)型發(fā)展的內(nèi)生動力。

太原理工大學(xué)科研院負責(zé)人告訴記者，為了使更多科技成果加速轉(zhuǎn)化，太原理工大學(xué)還成立了山西首家技術(shù)轉(zhuǎn)移公司，努力為成果產(chǎn)出與轉(zhuǎn)化、學(xué)術(shù)團隊與創(chuàng)新人才培養(yǎng)、畢業(yè)生就業(yè)等提供服務(wù)。

據(jù)介紹，除了“煤層氣生產(chǎn)金剛石”項目，太原理工大學(xué)的“雙氣頭多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)”“采掘用裝備數(shù)字化集成設(shè)計及虛擬監(jiān)測技術(shù)與系統(tǒng)”“民用潔凈焦炭生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”“地溝油一步法連續(xù)生產(chǎn)煤浮選藥劑”等項目也已得到廣泛應(yīng)用或正在加緊研發(fā)轉(zhuǎn)化。